我想要提議的是 10 年級引進微積分。但首先要討論:為什麼高中數學課程需要有微積分?
之前提過張海潮老師的論述:為了提升高中生的數學思維與解決問題能力。(詳閱〈張海潮論述〉),此篇提出第二個理由:因為大一專業課程學習的需要。
學校裡所謂的「主科」:國、英、數,之所以稱為「主科」並不是這些學術領域──國文、英文、數學──本身的重要性,而是因為它們皆是「語言」,所以是學習其他知識學科──自然、社會、生活科技──的基礎。同理,學校裡的數學教育,很少是為了學門本身的目的──很少是為了培育未來的數學家──而是為了支援未來的學習,也就是為了大學中各科系的專業學習做準備。因為越來越多大一專業課程不再等待大一微積分的完成,而直接在學習過程中引用微積分,所以高中數學課程有必要準備初步的微積分知識與技能。
何以見得大一專業學習提早需要微積分?我相信這是許多理工科系學生的親身經歷。譬如我自己,在我大一上學期──那是相當久以前的民國 69 年 11 月──的普通物理課,看到老師在黑板寫上兩條蚯蚓(二重積分),我還以為物理教授寫錯了。當時,我雖然同時也在修微積分,但是當時剛考完極限(epsilon-delta)與連續,剛剛開始微分與導函數,如果不是我稍微翻閱過後面的課本,就連一條蚯蚓(積分)都沒見過,更遑論兩條蚯蚓?
現在,雖然很少大學的微積分教學認真教導極限與連續,大一微積分的進度比民國 69 年稍快一點,但是大一其他專業課程──普通物理、普通化學、經濟學,甚至少部份的統計學──比當年更早、更「自在」地使用微積分,使得大一微積分變成另一門獨立的專業課程,來不及支援其他的大一專業課程。大一微積分對於部份物質科學、生命科學、人文科學的大二以上課程──包括研究所課程或者研究工作──仍然非常有益,但是對於其他大一專業課程卻已經緩不濟急。
基於前述理由,高中數學需要準備微積分內容。
反對者可能會說:由高三部份學生選修微積分即可,不需要移到高一、高二必修課程內。容我日後另闢專文回應此項意見,說明:為什麼不宜僅在高三安排微積分。(此說明將會扣回張海潮論述。)
雖然前面的講述已經符合許許多多理工商管學生的親身經驗,但它不是教育學者的經驗,而且教育領域講究實徵研究的證據,而不希望僅止於經驗的訪談與表述。所以,我請高晟鈞先生以此為題,做了一份碩士研究論文。這篇論文以實徵資料驗證前述現象:
高晟鈞老師致力於高中數理資優教育,成績斐然,他與永春高中數理資優班的同學連年獲獎,在教育領域有目共睹。高老師累積豐富的實務經驗之後,自我期許更上一層樓,正在修讀博士班,其精進教育實務與理論的努力,值得尊敬與效法。
高老師這份研究沒有改寫成學術論文,沒有發表於期刊的原因,全是因為他和我都忙碌。他畢業之後立即投入實務工作,考教甄,執業教數學,再考教甄換到更理想的學校,然後再考,直到他進入永春高中,讓他能夠經營數理實驗班。而我則忙著從一個研究的想法到另一個想法,同時忙著高中數學課程綱要、教科書、教師研習這些「課外活動」。所以我們都沒有時間改寫碩論為期刊論文的格式,也就沒有投稿。事實上,基於完全一樣的原因,我的所有數學教育碩士論文,都還沒有發表過。
至於為什麼大一基礎課程越來越「自在」地使用微積分?高老師的碩士論文已有陳述,此處簡單解釋「近因」:
什麼是 AP 課程?它的微積分到什麼程度?這些資訊頗容易在網路上取得,我提供兩篇舊文供參。雖然這些文章的「資料」舊,但是「訊息」卻還是當代的。
至於「遠因」容我另文闡述。